教育与职业超重力旋转填料床中天然气水合物含气量
曾智夫研究
2007年第26卷第6期
化工进展
CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS?853? 超重力旋转填料床中天然气水合物含气量研究
刘有智,邢银全,崔磊军
(中北大学,山西省超重力化工工程技术研究中心,山西太原030051)
摘要:研究了在旋转填料床中制备天然气水合物,主要考察了超重力因子,液气比
等因素对含气量的影响.
新药开发
实验结果表明,当在压力5MPa,温度277.15K状态下:含气量随着超重力因子增大
而增大,大于120后对
含气量的影响不明显;天然气水合物含气量随液气比的增大呈现出先增大后减小
绝对式角度编码器的趋势,其最佳液气比为10L/m.
结合晶体化学方法探讨了超重力方式合成天然气水合物的机理.与传统方式相比,加快了溶解,成核及生长过程,
最终含气量显着提高.
关键词:旋转填料床;超重力因子;天然气水合物;含气量
中图分类号:TE82-3文献标识码:A文章编号:1000—6613(2007)06—0853—04
Experimentalstudyoncapacityofgashydrateinarotatingpackedbed
LIUYouzhi,XINGYinQuan,CUlLeiJun
(ResearchCenterofShanxiProvinceforHighGravityChemicalEngineeringandTechnolog
y,NorthUniversityof
China,Taiyuan030051,Shanxi,China)
Abstract:Thepreparationofgashydrateinanovelrotatingpackedbedreactorwasinvestigate
d.At5
MPaand277.15K,theexperimentswereconductedtoexaminetheeffectsofhighgravityfact
ors8,
liquidtogasratioonthecapacityofgashydrate.Experimentalresultsindicatedthatthecapacityofgas
hydrateincreasedwithincreasinghighgravityfactors8.However,theeffectwasnotobviousatahigh
gravityfactorsgreaterthan120.Thecapacityofgashydrateincreasedfirstlywithincreasingliquidto 幼学纪事
gasratio,andthengentlydecreased.Theoptimumprocessconditionswereasfollows:liquidtogas
ratioabouti0L/m.Themechanismofhydrateformationbyhighgravitywasstudiedwiththetheoryof
crystalchemistry.Comparedwiththetraditionalsystem,thehighgravitysystemacceleratedtheprocess
ofdissolution,nucleationandcrystalgrowthtoagreatextent,andgascapacitywasalsosignificantly
increased.
Keywords-rotatingpackedbed.highgravityfactors;gashydrate;gascapacity 水合物是烃类气体和水在低温度和高压力的条
件下形成的类笼形结构的冰状晶体,通常称之为笼
形水合物(elathratehydrates)?J,具有惊人的吸附(浓
缩)气体的能力,理论上单位体积的水合物可吸附
180倍左右同单位的气体I2】(标准状态下).因此人
们一直尝试用天然气水合物的形式进行天然气的储
运和运输.所以解决气体水合物高密度生长的关键
小红叶
技术一直成为业内研究者所关注的焦点J.目前的
各种天然气水合物快速生成技术都存在一些缺点:
自然静态制备法历时长且含气量低:搅拌法使得釜
内气体溶解缓慢,诱导时间增长,水合物成核,生
成极为缓慢,反应后期由于上层水合物的覆盖,效
果更加微弱,且徒增能耗,反而引导反应负向进行; 喷雾法需要专门设计的喷嘴或喷淋装置且未能及时 的排走水合反应生成的热量,从而阻止水合物进一 步的生成降低了含气量:气泡法其孔板上的孔径很 小,容易在孔板上生成水合物,影响进气,也影响 系统的正常运行.Skovborg和Rasmussent41详细地 收稿日期2006一l0—23;修改稿日期2007—03—2l. 第一作者简介刘有智(1958一),男,博士生导师,教授,主要从 事超重力旋转填料床应用研究.E—mailliuyz@nuc.edu.ca.联系人 邢银全,硕士研究生.E—mailqjy8686@163.
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854?化工进展2007年第26卷
分析了Englezos的模型后认为:水合物生成速率并 非由水合物的结晶过程所控制,而是由气体从气相 主体到液相主体的传质所控制,即水合物生成过程 是一个传质现象.所以提高天然气与水的传质速率 是提高其含气量和快速生成技术的关键所在. 超重力技术是一种新型强化传递过程的技术, 通过高速旋转的填料产生强大的离心力场模拟超重 力环境,气一液,液一液,液一固两相在超重力环 境下的多孔介质或孔道中流动接触,巨大的剪切力 将液体撕裂成微米至纳米级的液膜,液丝和液滴, 微观混合和传质过程得到极大的强化,单位设备体 积的生产效率较传统塔设备可提高1,2个数量级J. 因此,超重力技术可以极大的强化天然气的气液传 质速率,提高天然气的含气量,缩短天然气水合物 的快速生成时间从而实现天然气水合物的快速生 成.由此,作者设计了错流型旋转填料床气液反应 的装置,通过实验考察了超重力因子,气液比等因
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